RU2776085C9 - Unmanned aerial vehicle for monitoring the surface of the earth - Google Patents
Unmanned aerial vehicle for monitoring the surface of the earth Download PDFInfo
- Publication number
- RU2776085C9 RU2776085C9 RU2021130843A RU2021130843A RU2776085C9 RU 2776085 C9 RU2776085 C9 RU 2776085C9 RU 2021130843 A RU2021130843 A RU 2021130843A RU 2021130843 A RU2021130843 A RU 2021130843A RU 2776085 C9 RU2776085 C9 RU 2776085C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platform
- unmanned aerial
- aerial vehicle
- earth
- valve
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium(0) Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиации, в частности к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), и может быть использовано при разработке конструкций БПЛА применяемых при мониторинге земной и водной поверхности, разведке, поиске, в условиях чрезвычайных ситуаций для обеспечения эффективного управления и получения оперативной информации.The invention relates to the field of aviation, in particular to unmanned aerial vehicles (UAVs), and can be used in the development of UAV designs used in monitoring the earth and water surface, reconnaissance, search, in emergency situations to ensure effective control and obtain operational information.
Известен беспилотный комбинированный летательный аппарат (патент RU 2485018, 2013 г.), выполненный в форме летающего крыла, корпус выполнен многосекционным из набора стрингеров, закрепленных на жесткой углепластиковой основе, сверху обтянут тонкой пленкой на тканевой основе, представляющей кремниевую солнечную батарею, внутри корпус разделен на герметичные, заполненные подъемным газом (гелий и др.) отсеки и негерметичные отсеки, имеющие воздухозаборник в носовой части, в средней тепловые элементы для нагрева воздуха и сопло в задней части.Known combined unmanned aerial vehicle (patent RU 2485018, 2013), made in the form of a flying wing, the body is made of multi-section of a set of stringers mounted on a rigid carbon fiber base, covered with a thin film on a fabric basis, representing a silicon solar battery, inside the body is divided on sealed compartments filled with lifting gas (helium, etc.) and non-pressurized compartments with an air intake in the bow, in the middle thermal elements for heating air and a nozzle in the rear.
Недостаток этого устройства - ограниченные возможности вертикального взлета и посадки, приводящие к расходованию электроэнергии на взлет, занятие и поддержание заданной высоты полета за счет работы электродвигателей.The disadvantage of this device is the limited possibilities of vertical takeoff and landing, leading to the consumption of electricity for takeoff, occupation and maintenance of a given flight altitude due to the operation of electric motors.
Известен также воздухоплавательный аппарат (патент RU 2652373, 2018 г.), включающий мультикоптер, гондолу, АСУ, батарейный отсек, захваты грузового контейнера, систему ориентации и слежения, в передней части гондолы эллипсоидальной формы расположена капсула с куполом обзора и парашютной системой, которая предназначена для нахождения и спасения при аварии приборов управления, экипажа и пассажиров, самописцев работы мультикоптера, в средней части аппарата на корпусе гондолы находится солнечная батарея, а в хвостовой части аппарата расположены два ветряка с вихрепреобразователями, турбинами и электрогенераторами, между ветряками находится батарейный отсек, под гондолой находится опорная плита с захватами грузового контейнера, а на раме мультикоптера закреплены приборы космической навигации и ориентации на местности.An aeronautic vehicle is also known (patent RU 2652373, 2018), including a multicopter, a gondola, an automated control system, a battery compartment, cargo container grips, an orientation and tracking system, in front of the ellipsoidal gondola there is a capsule with a viewing dome and a parachute system, which is designed for finding and rescuing in case of an accident control devices, crew and passengers, multicopter recorders, in the middle part of the device on the gondola body there is a solar battery, and in the tail part of the device there are two windmills with vortex converters, turbines and electric generators, a battery compartment is located between the windmills, under the gondola is the base plate with the grips of the cargo container, and on the frame of the multicopter are fixed devices for space navigation and orientation on the ground.
Недостатком этого устройства является сложность конструкции, большое время развертывания собственными силами и большие габариты.The disadvantage of this device is the complexity of the design, long deployment time on their own and large dimensions.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является воздухоплавательный аппарат (патент RU 2642210, 2018 г.), содержащий мультикоптер с четырьмя электродвижителями и двумя турбодвигателями, несущую ферму, газовые камеры, панель солнечной батареи, системы наблюдения, ориентации, связи и автоматического управления, выполненный в жестком аэродинамическом корпусе эллипсоидной формы и состоящий из несущей фермы с консолями, по концам которых подвешены четыре электродвижителя с изменяемым вектором тяги, на упомянутой ферме находятся две гондолы, состоящие из жестких корпусов и газовых камер с постоянным и переменным объемом, под упомянутой фермой находится газовая подушка, а в передней части упомянутой фермы находится монокрыло, снизу которого подвешены два турбовинтовых двигателя, в задней части упомянутой фермы расположены устройства стабилизации, состоящие из рулей, элеронов и закрылков, связанных посредством автоматизированной системы управления с элементами изменения объема газовых камер, что повышает устойчивость и управляемость аппарата в целом.The closest in technical essence to the claimed invention is an aeronautic vehicle (patent RU 2642210, 2018), containing a multicopter with four electric motors and two turbo motors, a supporting truss, gas chambers, a solar battery panel, observation, orientation, communication and automatic control systems, made in a rigid aerodynamic body of an ellipsoidal shape and consisting of a supporting truss with consoles, at the ends of which four electric motors with a variable thrust vector are suspended, on the said truss there are two gondolas, consisting of rigid hulls and gas chambers with constant and variable volume, under the mentioned truss there is gas cushion, and in front of said truss there is a monowing, from the bottom of which two turboprop engines are suspended, in the rear part of said truss there are stabilization devices, consisting of rudders, ailerons and flaps, connected by means of an automated control system with elements of change increasing the volume of the gas chambers, which increases the stability and controllability of the apparatus as a whole.
Недостатком этого устройства является сложность конструкции, невозможность компактного хранения и доставки к району использования с помощью других транспортных и воздушных средств, использование для вертикального полета как электродвигателей, так и газовых камер с подъемным газом, использование отдельно жесткого корпуса и солнечной батареи увеличивает массу конструкции и снижает массу полезной нагрузки, сложная, насыщенная приборами и требующая большого расхода электроэнергии система управления и связи.The disadvantage of this device is the complexity of the design, the impossibility of compact storage and delivery to the area of use using other vehicles and aircraft, the use of both electric motors and gas chambers with lifting gas for vertical flight, the use of a separate rigid body and a solar battery increases the mass of the structure and reduces a lot of payload, a complex control and communication system saturated with instruments and requiring a lot of electricity.
Задачей изобретения является создание летательного аппарата, обладающего возможностью компактного хранения и транспортировки другими транспортными средствами, в том числе и воздушными носителями в сложенном, компактном состоянии, приводимого в рабочее положение в течение короткого времени, имеющего возможность выбора высоты, обладающего маневренностью и управляемостью в полете, возможностью длительного нахождения в воздухе за счет пополнения в полете энергоресурсов, способностью собирать и передавать информацию, обладающего высокой надежностью, небольшой массой и низкой стоимостью.The objective of the invention is to create an aircraft that can be compactly stored and transported by other vehicles, including air carriers in a folded, compact state, brought into position for a short time, having the ability to select a height, having maneuverability and controllability in flight, the possibility of a long stay in the air due to the replenishment of energy resources in flight, the ability to collect and transmit information, which has high reliability, low weight and low cost.
Требуемый технический результат достигается тем, что беспилотный летательный аппарат для контроля поверхности земли содержащий корпус, представляющий собой платформу с воздухонепроницаемой эластичной оболочкой с травящим клапаном, внутри которой расположены: система управления, включающая в себя информационно-управляющий модуль; блок системы спутниковой навигации ГЛОНАСС; приемо-передающее устройство; аккумуляторная батарея. Платформа с двух сторон оборудована крыльями, с нанесенной на их поверхность солнечной батареей, крылья имеют возможность складываться в месте крепления к платформе, и фиксируются в сложенном и раскрытом положении, они имеют вырезы, в которых размешены воздушно-винтовые электродвигатели. К платформе крепится съемный баллон, заполненный подъемным газом под давлением, через клапан соединенный с оболочкой, в нижней части платформы размещена камера оптического и инфракрасного диапазона, защищенная полимерными дугами.The required technical result is achieved by the fact that the unmanned aerial vehicle for monitoring the earth's surface contains a body, which is a platform with an airtight elastic shell with an etching valve, inside which are located: a control system, including an information and control module; block of satellite navigation system GLONASS; transceiver; accumulator battery. The platform is equipped with wings on both sides, with a solar battery applied to their surface, the wings can be folded at the point of attachment to the platform, and are fixed in the folded and open position, they have cutouts in which air-propeller electric motors are placed. A removable cylinder is attached to the platform, filled with lifting gas under pressure, through a valve connected to the shell, in the lower part of the platform there is an optical and infrared camera, protected by polymer arcs.
Платформа изготавливается из легкого и прочного композитного материала и представляет собой каркас, на котором крепятся все составные части БПЛА, в том числе и крылья изготовленные из того же материала. Они представляют собой широкие пластины, на которые нанесены солнечные батареи, в крыльях сделаны вырезы для размещения воздушно-винтовых электродвигателей, винты которых закрыты защитным кожухом. На обоих концах крыла расположены фиксаторы: первые - расположенные у платформы и фиксируют крыло в раскрытом состоянии, вторые - удерживают крылья в сложенном состоянии. Вторые фиксаторы срабатывают при увеличении усилия на открывание.The platform is made of a lightweight and durable composite material and is a frame on which all UAV components are mounted, including wings made of the same material. They are wide plates on which solar panels are applied, cutouts are made in the wings to accommodate air-propeller electric motors, the screws of which are covered with a protective casing. At both ends of the wing there are clamps: the first ones are located near the platform and fix the wing in the open state, the second ones hold the wings in the folded state. The second latches are triggered by increasing the opening force.
Сверху платформы находится система управления, включающая в себя: информационно-управляющий модуль, блок системы спутниковой навигации ГЛОНАСС, радиостанцию, аккумуляторную батарею. Все эти устройства находятся внутри радиопрозрачной, воздухонепроницаемой эластичной оболочки, которая при приведении беспилотного летательного аппарата для контроля поверхности земли в рабочее положение, наполняется подъемным газом. В рабочем положении воздухонепроницаемая эластичная оболочка занимает пространство над платформой, на ней в верхней части расположен травящий клапан для стравливания несущего газа при посадке. Нижняя часть платформы оборудована камерой оптического и инфракрасного диапазона и полимерными дугами, которые защищают оптику камеры от повреждений при посадке.On top of the platform there is a control system, which includes: an information and control module, a GLONASS satellite navigation system unit, a radio station, and a battery. All these devices are inside a radio-transparent, airtight elastic shell, which, when the unmanned aerial vehicle for monitoring the surface of the earth is brought into operation, is filled with lifting gas. In the working position, an air-tight elastic shell occupies the space above the platform, on which an evacuation valve is located in the upper part to bleed the carrier gas during landing. The lower part of the platform is equipped with an optical and infrared camera and polymer arcs that protect the camera optics from damage during landing.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг. 1 и Фиг. 2 представлен беспилотный летательный аппарат для контроля поверхности земли в сложенном для транспортировки и рабочем состоянии, где:The essence of the invention is illustrated by the drawing, where in Fig. 1 and FIG. 2 shows an unmanned aerial vehicle for monitoring the surface of the earth, folded for transport and in working condition, where:
1 - воздушно-винтовой электродвигатель;1 - air-screw electric motor;
2 - вырез в крыле;2 - cutout in the wing;
3 - крыло;3 - wing;
4 - воздухонепроницаемая эластичная оболочка;4 - airtight elastic shell;
5 - съемный баллон;5 - removable cylinder;
6 - клапан;6 - valve;
7 - платформа;7 - platform;
8 - камера оптического и инфракрасного диапазона;8 - optical and infrared range camera;
9 - полимерные дуги.9 - polymer arcs.
10 - защитный кожух;10 - protective cover;
11 - травящий клапан.11 - etching valve.
На Фиг. 3 представлена схема электропитания, управления, сбора и передачи информации на пункт управления, где:On FIG. 3 shows a diagram of power supply, control, collection and transmission of information to the control point, where:
12 - аккумуляторная батарея;12 - battery;
13 - солнечная батарея;13 - solar battery;
14 - приемо-передающее устройство;14 - transceiver;
15 - информационно-управляющий модуль;15 - information and control module;
16 - блока системы спутниковой навигации ГЛОНАСС.16 - block of the GLONASS satellite navigation system.
Изобретение работает следующим образом: Беспилотный летательный аппарат для контроля поверхности земли приводится в рабочее состояние и запускается за счет подъемного газа в месте базирования и с помощью имеющихся воздушно-винтовых электродвигателей (1) расположенных в вырезах крыльев (2) по командам пункта управления может следовать в район наблюдения. Возможна его транспортировка в сложенном состоянии с помощью различных транспортных средств, как автомобильных, морских так и воздушных. После доставки к месту запуска в соответствии с поставленной задачей подбирается съемный баллон (5), заполненный подъемным газом под давлением в объеме, необходимом для подъема беспилотного летательного аппарата для контроля поверхности земли с установленной системой управления и камерой оптического и инфракрасного диапазона (8) на высоту оптимального наблюдения. Съемный баллон (5) крепится к платформе (7) через клапан (6), соединенный с оболочкой, и приводится в действие автоматически (для применения с воздушных носителей) по команде пункта управления или в ручном режиме открытием клапана (6).The invention works as follows: An unmanned aerial vehicle for monitoring the earth's surface is put into operation and launched due to the lifting gas at the base and using the available propeller motors (1) located in the cutouts of the wings (2) according to the commands of the control point, it can follow in observation area. It can be transported in a folded state using various vehicles, both automobile, sea and air. After delivery to the launch site, in accordance with the task, a removable cylinder (5) is selected, filled with lifting gas under pressure in the volume necessary to lift the unmanned aerial vehicle to control the earth's surface with an installed control system and an optical and infrared camera (8) to a height optimal observation. The removable cylinder (5) is attached to the platform (7) through a valve (6) connected to the shell, and is activated automatically (for use from air carriers) at the command of the control station or in manual mode by opening the valve (6).
Воздухонепроницаемая эластичная оболочка (4) заполняется подъемным газом и размыкает фиксаторы, удерживающие крылья (3) в сложенном состоянии, они раскрываются и фиксируются в раскрытом положении. В зависимости от поступающего объема подъемного газа БПЛА занимает заданную высоту.The airtight elastic shell (4) is filled with lifting gas and opens the latches holding the wings (3) in the folded state, they open and lock in the open position. Depending on the incoming volume of lifting gas, the UAV occupies a given height.
Солнечная батарея (13) и аккумуляторная батарея (12) обеспечивают потребителей электроэнергией. Беспилотный летательный аппарат для контроля поверхности земли переходит под управление пункта управления, информационно-управляющий модуль получает команды через приемопередающее устройство (14), периодически собирает информацию о координатах местонахождения от блока системы спутниковой навигации ГЛОНАСС (16) и передает их на пункт управления, который рассчитывает оптимальный маршрут и характеристики движения. Управление скоростью движения и изменение курса осуществляется изменением мощности работы воздушно-винтовых электродвигателей (1). После прибытия в район наблюдения осуществляется удержание БПЛА над объектами наблюдения. Информационно-управляющий модуль с устанавливаемой пунктом управления дискретностью осуществляет съемку поверхности с помощью камеры оптического и инфракрасного диапазона (8) и через приемопередающее устройство (14) передает на пункт управления. Пункт управления задает различные варианты частоты определения места и съемки поверхности исходя из необходимости и запаса электроэнергии на БПЛА.Solar battery (13) and storage battery (12) provide consumers with electricity. An unmanned aerial vehicle for monitoring the earth's surface goes under the control of the control point, the information and control module receives commands through the transceiver device (14), periodically collects information about the location coordinates from the GLONASS satellite navigation system unit (16) and transmits them to the control point, which calculates optimal route and traffic characteristics. The speed control and course change is carried out by changing the power of the air-screw electric motors (1). After arriving in the area of observation, the UAV is kept over the objects of observation. The information-control module with the discreteness set by the control point takes pictures of the surface using an optical and infrared range camera (8) and transmits it to the control point through a transceiver (14). The control point sets various options for the frequency of determining the location and surveying the surface based on the need and the supply of electricity on the UAV.
В дальнейшем, с помощью имеющихся в распоряжении пункта управления вычислительных средств, производится обработка полученной информации, наложение снимков для формирования точного портрета местности и контроля за перемещением объектов в районе наблюдения.In the future, with the help of the computing facilities at the disposal of the control center, the received information is processed, images are overlaid to form an accurate portrait of the area and control the movement of objects in the observation area.
Беспилотный летательный аппарат для контроля поверхности земли за счет имеющихся воздушно-винтовых электродвигателей (1) после выполнения задачи возвращается к месту базирования. В точке посадки информационно-управляющий модуль формирует команду на открытие травящего клапана (11), подъемный газ стравливается и аппарат совершает посадку.An unmanned aerial vehicle for monitoring the surface of the earth due to the available propeller motors (1) after completing the task returns to its base. At the landing point, the information and control module generates a command to open the release valve (11), the lifting gas is released, and the vehicle lands.
Беспилотный летательный аппарат для контроля поверхности земли найдет применение в различных сферах деятельности, обеспечивая выполнение различных задач, например контроль над лесных массивов с целью предупреждения пожаров и помощь при тушении, контроль земель сельскохозяйственного назначения, контроль состояния трубопроводов и труднодоступной местности, контроль дорожного движения в населенных пунктах и за их пределами, экологическая и другие виды разведок.The unmanned aerial vehicle for monitoring the surface of the earth will find application in various fields of activity, providing the performance of various tasks, for example, control over forest areas in order to prevent fires and extinguish fires, control agricultural land, control the condition of pipelines and hard-to-reach areas, control traffic in populated areas. points and beyond, environmental and other types of intelligence.
Claims (1)
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2776085C1 RU2776085C1 (en) | 2022-07-13 |
RU2776085C9 true RU2776085C9 (en) | 2022-10-20 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3421115C2 (en) * | 1983-06-08 | 1994-02-10 | Bernard Lindenbaum | Air load lifting device |
RU2485018C1 (en) * | 2011-11-08 | 2013-06-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Combined drone aircraft |
RU2642210C1 (en) * | 2016-12-22 | 2018-01-24 | Александр Александрович Перфилов | Aeronautic craft |
RU2652373C1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-04-25 | Александр Александрович Перфилов | Aerostat |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3421115C2 (en) * | 1983-06-08 | 1994-02-10 | Bernard Lindenbaum | Air load lifting device |
RU2485018C1 (en) * | 2011-11-08 | 2013-06-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Combined drone aircraft |
RU2642210C1 (en) * | 2016-12-22 | 2018-01-24 | Александр Александрович Перфилов | Aeronautic craft |
RU2652373C1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-04-25 | Александр Александрович Перфилов | Aerostat |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7073749B2 (en) | High altitude reconnaissance vehicle | |
US11001379B2 (en) | Airborne data farming | |
US7093789B2 (en) | Delta-winged hybrid airship | |
US7137592B2 (en) | High-aspect ratio hybrid airship | |
US8498756B1 (en) | Movable ground based recovery system for reuseable space flight hardware | |
US20160214717A1 (en) | Combination of unmanned aerial vehicles and the method and system to engage in multiple applications | |
US10549850B1 (en) | Portable multithruster unmanned aircraft | |
US6892981B2 (en) | Stealthy duffel bag airplane | |
CN105947241B (en) | A kind of quick delivery system in disaster relief unmanned plane space-based whole world | |
GB2455374A (en) | Unmanned aerial vehicle comprising a triangular array of rotors | |
KR20170104901A (en) | The drone assembly which can control payload by the number of sub drone module and the master control unit or method for sub drone module | |
CN104139845A (en) | Unmanned aerostat system | |
RU2436715C2 (en) | Aerospace aircraft | |
US20210347460A1 (en) | Airship and method of use | |
Hochstetler et al. | Lighter-Than-Air (LTA)“AirStation”-Unmanned Aircraft System (UAS) Carrier Concept | |
CN204173153U (en) | Unmanned aerostat system | |
WO2016079747A1 (en) | Delivery of intelligence gathering devices | |
RU2776085C9 (en) | Unmanned aerial vehicle for monitoring the surface of the earth | |
RU2776085C1 (en) | Unmanned aerial vehicle for monitoring the surface of the earth | |
RU2626418C2 (en) | Aqua aerospace vehicle | |
RU2741825C1 (en) | Non-volatile multi-purpose unmanned aerial vehicle | |
US20230234693A1 (en) | Tactical hybrid stratospheric airship | |
Trancossi | High altitude platform system airship for telecommunication and border monitoring design and physical model | |
Nietz et al. | An innovative UAV design | |
RU2600556C1 (en) | Unmanned aerial vehicle lighter than air |